セキュリティ

1. 情報セキュリティの目的とリスクマネジメント

「何を守るのか」と「どこまで守るのか」を、組織が筋道立てて決める手順が分かります。

情報セキュリティとは、情報資産を機密性・完全性・可用性の三つの面から守ることです。機密性は許可された者だけが情報に触れられること、完全性は情報が正確で改ざんも欠落もないこと、可用性は必要なときに使えることを指し、頭文字を取ってCIAと呼びます。JIS Q 27000ではこれに加えて、名乗ったとおりの本人・本物であることを確実にする真正性、動作を行った主体まで一意にたどれる責任追跡性、行った事実を後から否定させない否認防止、意図したとおりにふるまう信頼性の四つが挙げられています。応用情報で問われるのは用語の暗記ではなく、目の前の対策がどの特性を守っているかを見分ける力です。暗号化は機密性、ハッシュ値やデジタル署名は完全性、二重化やバックアップは可用性、監査ログは責任追跡性、というように対応づけて考えます。

この三つは同時に最大化できません。機密性を高めて権限を絞り込むほど、必要な人がすぐ使えない場面が増えて可用性は下がります。可用性を高めて誰でもどこからでも使えるようにすれば、機密性は下がります。完全性を厳しく守って更新のたびに承認を求めれば、業務は遅くなります。だからセキュリティ対策は「全部を最高水準に」ではなく、守る対象の価値に見合った水準を選ぶ作業になります。その判断の枠組みがリスクマネジメントです。

出発点は情報資産の洗い出しです。サーバやPCのような機器だけでなく、顧客データ、設計書、ソースコード、業務ノウハウ、さらには要員そのものも情報資産になります。洗い出した資産は台帳にまとめ、機密区分と重要度を付けます。区分の付け方は組織が決めますが、漏えいしたときの影響、改ざんされたときの影響、使えなくなったときの影響を、それぞれ金額や業務停止時間で表しておくと後の分析が進みます。資産の価値が分からないままでは、対策にいくらまでかけてよいかが決められません。

次がリスクアセスメントです。JIS Q 31000の考え方では、リスクアセスメントはリスク特定・リスク分析・リスク評価の三段階からなります。リスク特定は、資産ごとに「どんな脅威が、どの脆弱性を突いて、どんな損失を起こしうるか」を列挙する段階です。リスク分析は、特定したリスクの発生頻度と影響の大きさを見積もる段階です。リスク評価は、見積もった大きさをあらかじめ決めておいたリスク基準と照らし、対応が必要かどうか、どれから手を付けるかを決める段階です。この順序と、それぞれが何をする段階なのかは、応用情報でそのまま問われます。

分析のやり方には定量的評価と定性的評価があります。定量的評価は損失を金額で表す方法で、代表的な指標が年間予想損失額（ALE）です。1回あたりの損失額（SLE）に年間発生回数（ARO）を掛けて求めます。たとえば1回の漏えいで500万円の損失が生じ、年0.2回の頻度で起きると見積もるなら、ALEは100万円です。この数値があると、年間コストが100万円を超える対策は割に合わない、という判断ができます。一方、定性的評価は発生頻度と影響度をそれぞれ3段階や5段階のレベルで表し、リスクマトリックスの上に置いて優先順位を付ける方法です。金額に換算しにくい信用の失墜などを扱いやすく、短時間で全体を見渡せますが、対策費用との比較には向きません。実務では、まず定性的に全体をふるいにかけ、上位のものだけ定量的に詰める進め方がよく採られます。

評価が終わったらリスク対応です。対応は四つに分類されます。リスク低減は、対策を打って発生頻度や影響を小さくするもので、暗号化、多要素認証、修正プログラムの適用などが該当します。リスク回避は、リスクの原因になっている活動そのものをやめるもので、収集する必要のない個人情報を集めない、危険なサービスを廃止する、といった判断です。リスク移転（リスク共有）は、損失の負担を他者に移すもので、サイバー保険への加入や、運用の外部委託が該当します。リスク保有（リスク受容）は、対応せずそのまま受け入れるもので、影響が小さいか、対策費用が損失見込みを上回る場合に選びます。選び分けの目安は、発生頻度が高く影響が小さいものは低減、頻度は低いが影響が甚大なものは移転、頻度も影響も小さいものは保有、頻度も影響も大きく事業として引き受けられないものは回避、という組合せです。

対策を打ってもリスクはゼロにはなりません。残ったものを残留リスクといい、これが受容水準に収まっていることを経営層が承認して初めて対応が完了します。また、対策の実施は費用対効果で判断します。判断の式は単純で、対策によって減る年間予想損失額が対策の年間費用を上回るなら実施する価値がある、上回らないならその対策は過剰である、というものです。ここを押さえておくと、「最も費用対効果が高い対策はどれか」という形の設問に迷わなくなります。

組織としての決めごとは情報セキュリティポリシにまとめます。一般に、なぜ守るのかと基本姿勢を示す基本方針、何をどこまで守るかを定める対策基準、具体的な手順を書いた実施手順の三階層で構成します。基本方針は外部にも公開して組織の姿勢を示すことが多く、実施手順は業務や機器の変更に合わせてこまめに改訂します。全体はPDCAで回し、計画・導入運用・点検・見直しを繰り返して水準を保ちます。この継続的な仕組みがISMSであり、認証規格がJIS Q 27001です。

用語

機密性・完全性・可用性

情報セキュリティの三つの基本特性。許可された者だけが読めること、情報が正確で改ざんされていないこと、必要なときに使えること。頭文字を取ってCIAという。

真正性

エンティティが主張どおりの本人・本物であることを確実にする特性。認証やデジタル署名で確保する。

責任追跡性

あるエンティティの動作が、その動作を行ったエンティティまで一意に追跡できる特性。個人別のアカウント付与と操作ログの取得で確保する。

否認防止

ある事象や処置が実際に起きたことを、後から当事者に否定させないよう証明できる特性。タイムスタンプ付きのデジタル署名が代表的な手段。

信頼性

意図した動作と結果が一貫して一致する特性。障害や不具合で予期しない結果を返さないこと。

情報資産

組織にとって価値があり保護すべき対象。データやソフトウェアだけでなく、機器、書類、サービス、要員、組織の評判も含む。

脅威

情報資産に損害を与える可能性のある事象や行為。人的脅威、技術的脅威、物理的脅威に分けられる。

脆弱性

情報資産がもつ弱点。未修正のソフトウェアの欠陥、単純なパスワード、施錠されていない部屋など。脅威に突かれて初めて損失になる。

リスクアセスメント

リスク特定・リスク分析・リスク評価の三段階からなる一連の過程。リスク対応の前に行い、どこから手を付けるかを決める。

リスク特定

どんな脅威がどの脆弱性を突いて、どんな損失を起こしうるかを漏れなく洗い出す段階。ここで見落としたリスクは以降の段階に現れない。

リスク分析

特定したリスクについて、発生頻度と影響の大きさを見積もる段階。金額で表す定量的評価とレベルで表す定性的評価がある。

リスク評価

分析結果をあらかじめ定めたリスク基準と照らし、対応の要否と優先順位を決める段階。

年間予想損失額（ALE）

1回あたりの損失額（SLE）に年間発生回数（ARO）を掛けた金額。対策の年間費用と直接比較できるのが利点。

リスクマトリックス

発生頻度と影響度をそれぞれ数段階のレベルで表し、二次元の表に配置して優先度を見る定性的評価の道具。

リスク低減

対策を実施して発生頻度や影響を小さくするリスク対応。暗号化、多要素認証、修正プログラムの適用など。

リスク回避

リスクの原因となる活動そのものをやめるリスク対応。不要な個人情報を収集しない、危険なサービスを廃止するなど。

リスク移転

損失の負担を他者に移すリスク対応。リスク共有ともいい、サイバー保険への加入や運用の外部委託が該当する。責任まで移せるわけではない点に注意する。

リスク保有

対応せずリスクをそのまま受け入れること。リスク受容ともいう。影響が小さい場合や、対策費用が損失見込みを上回る場合に選ぶ。

残留リスク

対応を実施した後もなお残るリスク。受容水準に収まっていることを責任者が承認して初めてリスク対応が完了する。

情報セキュリティポリシ

基本方針・対策基準・実施手順の三階層で構成される組織の決めごと。基本方針は外部に公開して姿勢を示すことが多い。

ISMS

情報セキュリティマネジメントシステム。方針を定め、リスクに基づいて対策を選び、PDCAで継続的に改善する仕組み。認証規格はJIS Q 27001。

例題

出典・根拠：IPA「応用情報技術者試験（レベル3）」シラバス Ver.7.2 大分類3：技術要素　中分類11：セキュリティ／JIS Q 27000（情報セキュリティマネジメントシステム－用語）

2. 脅威と攻撃手法を「突かれる弱点」で整理する

攻撃名を丸暗記せず、どの弱点を突かれているのかで分類できるようになります。

攻撃手法は数が多く、名前だけを覚えても実務でも試験でも使えません。有効なのは「その攻撃はどの弱点を突いているのか」で整理することです。弱点が分かれば対策は自動的に決まりますし、初めて見る攻撃名でも説明文から分類できます。ここでは、入口を狙うもの、Webアプリケーションの実装を狙うもの、ネットワークの仕組みを狙うもの、認証情報を狙うもの、人と組織を狙うものの五つに分けて見ていきます。

まず入口です。標的型攻撃は特定の組織に狙いを定め、業務に見せかけたメールや文書で足がかりを作り、長期間かけて内部を移動しながら目的の情報に近づきます。侵入した後に権限を広げていく段階を権限昇格、内部を移動していく段階を水平展開（ラテラルムーブメント）と呼びます。この形の攻撃は入口で完全に止めることが難しいので、侵入されることを前提に、内部の通信を監視し、被害範囲を区切る多層防御へと考え方が移っています。標的型の一種であるやり取り型攻撃は、無害な問合せを何度か交わして信用させてから本命を送り付けるもので、添付ファイルの機械的な遮断だけでは防ぎきれません。水飲み場型攻撃は、標的がよく閲覧するサイトを改ざんして待ち伏せる手口です。

ランサムウェアは、侵入した後にファイルやバックアップを暗号化して業務を止め、復旧と引換えに金銭を要求します。近年はデータを窃取したうえで「支払わなければ公開する」と迫る二重脅迫型が主流で、暗号化への備えだけでは不十分になりました。対策の柱は、オフラインまたは書換え不可の媒体にバックアップを取り、復旧手順を実際に試しておくことです。バックアップがネットワーク上に置かれたままだと、同時に暗号化されて役に立ちません。3つの複製を2種類の媒体に、うち1つは別の場所に置くという3-2-1の考え方が知られています。サプライチェーン攻撃は、対策の手薄な取引先や委託先、あるいはソフトウェアの更新配布経路を踏み台にして本来の標的へ入り込むもので、自社だけを固めても防げないところが厄介です。委託先の選定基準と監査、利用しているソフトウェア部品の一覧（SBOM）の把握が対策になります。

Webアプリケーションの実装を狙う攻撃は、いずれも「利用者から受け取った値を、そのまま別の文法の世界に流し込んでいる」ことが弱点です。SQLインジェクションは、入力値を文字列連結でSQL文に埋め込んでいる箇所を突き、データベースを不正に検索・改ざんします。対策はプレースホルダ（バインド機構）を使い、入力値を必ず値として扱わせることです。クロスサイトスクリプティング（XSS）は、入力をそのままHTMLに出力しているサイトを経由して、閲覧者のブラウザ上で攻撃者のスクリプトを動かします。対策は出力する直前のエスケープ処理で、入力時の検査だけに頼るのは不十分です。OSコマンドインジェクションは、入力がシェルに渡る箇所を突きます。どれも「入口で悪い文字を弾く」より「出口で正しく扱う」ほうが確実です。

同じWeb系でも、クロスサイトリクエストフォージェリ（CSRF）は毛色が違います。これは値の解釈ではなく、「この更新要求は本当に利用者が意図して出したものか」を確かめていないことが弱点です。ログイン済みの利用者のブラウザに、本人の知らないうちに送金や設定変更の要求を送らせます。対策は、画面ごとに推測できないトークンを埋め込み、要求時に照合することです。ディレクトリトラバーサルは、公開すべきでないファイルの名前を組み立てられてしまうことが弱点で、ファイル名を利用者の入力から直接作らず、識別子で対応付ける方法が確実です。セッションハイジャックは、セッションIDが推測できる、または盗聴できることが弱点で、IDを十分に長い乱数にし、ログイン時に再発行し、通信をTLSで保護します。

ネットワークの仕組みを狙う攻撃も整理しておきます。DoS攻撃は大量の要求で処理能力や回線容量を使い切らせるもので、多数の踏み台から一斉に行うのがDDoS攻撃です。DNSリフレクション攻撃は、送信元IPアドレスを標的に詐称した問合せを多数のDNSサーバへ送り、問合せより大きな応答を標的に集中させる増幅型で、送信元の詐称ができることと応答が問合せより大きいことの二つを同時に突いています。DNSキャッシュポイズニングは、キャッシュに偽の対応関係を覚え込ませて利用者を偽サイトへ誘導するもので、応答に署名を付けるDNSSECが対策です。中間者攻撃は経路に割り込んで双方になりすますもので、サーバ証明書の検証を確実に行うことが防御になります。

認証情報を狙う攻撃では、ブルートフォース攻撃が総当たり、辞書攻撃がよくある語の試行、パスワードリスト攻撃が他サイトから流出したIDとパスワードの組の使い回しを突くものです。パスワードリスト攻撃はパスワードをいくら複雑にしても使い回していれば成立するので、対策の中心は多要素認証になります。リバースブルートフォース攻撃は、パスワードを固定して利用者IDのほうを変えていく手口で、アカウント単位の試行回数制限をすり抜けます。レインボーテーブル攻撃は、ハッシュ値と元の文字列の対応表を事前計算しておく手口で、利用者ごとに異なるソルトを付けてハッシュ化すれば表が使えなくなります。ストレッチングでハッシュ計算を何度も繰り返し、1回の照合を意図的に遅くするのも有効です。

最後に人と組織です。ソーシャルエンジニアリングは技術ではなく人の心理や不注意につけ込む手口の総称で、なりすましの電話、肩越しののぞき見、ごみ箱あさりなどがあります。ビジネスメール詐欺は取引先や役員になりすまして送金先を書き換えさせるもので、金額が大きくなりがちです。内部不正は、機会・動機・正当化の三つがそろったときに起きるとされ（不正のトライアングル）、組織が直接手を打てるのは主として機会です。最小権限、職務分離、操作ログの監視、記憶媒体の持出し制限が効きます。ゼロデイ攻撃は修正プログラムが提供される前の脆弱性を突くもので、パッチ適用だけでは防げないため、緩和策や検知の仕組みで時間を稼ぐという発想が要ります。

用語

標的型攻撃

特定の組織に狙いを定め、業務に見せかけた文書などで侵入し、長期間かけて内部を移動しながら目的の情報に近づく攻撃。

水平展開

侵入した端末を足がかりに、内部の別の端末やサーバへ移動していく段階。ラテラルムーブメントともいう。内部通信の監視と区画化が対策。

権限昇格

侵入後に、より高い権限のアカウントを奪って操作範囲を広げること。管理者権限の常用を避け、権限を必要なときだけ与えることで抑えられる。

ランサムウェア

ファイルを暗号化して業務を止め、復旧と引換えに金銭を要求するマルウェア。データを窃取して公開すると脅す二重脅迫型が主流。

3-2-1ルール

3つの複製を2種類の媒体に保存し、うち1つは別の場所に置くというバックアップの目安。オンライン上の複製だけでは同時に暗号化される。

サプライチェーン攻撃

対策の手薄な取引先や委託先、ソフトウェアの更新配布経路を踏み台にして本来の標的へ侵入する攻撃。委託先の監査とSBOMの把握が対策。

SBOM

ソフトウェア部品表。製品に含まれるライブラリとその版を一覧にしたもの。脆弱性が公表されたとき、影響範囲を短時間で特定できる。

SQLインジェクション

入力値を文字列連結でSQL文に埋め込んでいる箇所を突き、データベースを不正に操作する攻撃。プレースホルダの利用が根本対策。

クロスサイトスクリプティング

入力をそのままHTMLに出力しているサイトを経由し、閲覧者のブラウザ上で攻撃者のスクリプトを実行させる攻撃。出力時のエスケープが対策。

クロスサイトリクエストフォージェリ

ログイン済み利用者のブラウザに、本人が意図しない更新要求を送らせる攻撃。要求が本人の意図かを確かめていないことが弱点で、トークン照合が対策。

ディレクトリトラバーサル

相対パスを含むファイル名を与えて、公開を意図していないファイルを読み書きする攻撃。ファイル名を入力から直接作らないことが対策。

セッションハイジャック

盗聴や推測で得たセッションIDを使って他人になりすます攻撃。IDを長い乱数にし、ログイン時に再発行し、通信をTLSで保護する。

DDoS攻撃

多数の踏み台から一斉に大量の要求を送り、サービスを提供できない状態にする攻撃。可用性を直接損なう。

DNSリフレクション攻撃

送信元IPアドレスを標的に詐称した問合せを多数のDNSサーバへ送り、問合せより大きな応答を標的へ集中させる増幅型のDDoS攻撃。

DNSキャッシュポイズニング

DNSサーバのキャッシュに偽の対応関係を覚え込ませ、利用者を偽サイトへ誘導する攻撃。DNSSECによる応答の署名検証が対策。

パスワードリスト攻撃

他サイトから流出した利用者IDとパスワードの組をそのまま別サイトで試す攻撃。パスワードの使い回しがあると成立し、多要素認証が有効。

リバースブルートフォース攻撃

パスワードのほうを固定し、利用者IDを次々に変えて試す攻撃。アカウント単位の試行回数制限をすり抜けるため、送信元単位の制限も要る。

レインボーテーブル攻撃

ハッシュ値と元の文字列の対応表を事前計算しておき、盗んだハッシュ値から元のパスワードを高速に割り出す攻撃。ソルトの付与で無効化できる。

ソルトとストレッチング

ソルトは利用者ごとに異なる文字列をパスワードに連結してからハッシュ化する手法。ストレッチングはハッシュ計算を多数回繰り返して照合を遅くする手法。

ビジネスメール詐欺

取引先や自社の役員になりすまし、振込先の変更などを指示して送金させる詐欺。技術的な侵入を伴わないことも多く、承認手続の見直しが対策。

不正のトライアングル

内部不正は機会・動機・正当化の三つがそろったときに起きるという考え方。組織が直接減らせるのは主に機会。

ゼロデイ攻撃

修正プログラムが提供される前の脆弱性を突く攻撃。パッチ適用では防げないため、緩和策と検知で被害を抑える発想が要る。

例題

出典・根拠：IPA「応用情報技術者試験（レベル3）」シラバス Ver.7.2 大分類3：技術要素　中分類11：セキュリティ

3. 暗号技術とデジタル署名・PKI

共通鍵と公開鍵をなぜ組み合わせて使うのか、証明書が何を保証しているのかが分かります。

暗号は「鍵を知っている者だけが元に戻せる」変換で、機密性を守る中心的な技術です。方式は大きく二つあります。共通鍵暗号（対称鍵暗号）は暗号化と復号に同じ鍵を使い、代表例がAESです。処理が速く大量のデータに向きますが、通信相手ごとに別の鍵を安全に配る必要があります。公開鍵暗号（非対称鍵暗号）は、対になる二つの鍵のうち片方で暗号化したものをもう片方でしか戻せない仕組みで、代表例がRSAと楕円曲線暗号です。公開鍵は誰に配ってもよいので鍵の配送問題が解けますが、共通鍵暗号に比べて処理が桁違いに遅くなります。

鍵の管理コストは人数が増えるとはっきり差が出ます。n人が互いに共通鍵暗号で通信するには、組合せの数だけ鍵が要るのでn(n-1)/2本になります。50人なら1225本です。一方、公開鍵暗号では各自が公開鍵と秘密鍵を1対持つだけでよく、鍵の総数は2n本、50人なら100本で済みます。ここで多いのが、公開鍵暗号でもn(n-1)/2本と数えてしまう誤りと、共通鍵でn(n-1)本（相手ごとに1本ずつ両方向）と数えてしまう誤りです。共通鍵は2人で1本を共有するので、掛けた後に2で割ることを忘れないようにします。

実際のシステムはハイブリッド暗号方式を使います。まず公開鍵暗号でその通信だけに使う共通鍵（セション鍵）を安全に相手へ渡し、以降の本文は速い共通鍵暗号でやり取りする、という組合せです。公開鍵暗号の「鍵を配れる」利点と、共通鍵暗号の「速い」利点をどちらも取る方法で、TLSもこの構成です。さらに、セション鍵を毎回使い捨てにし、後から秘密鍵が漏れても過去の通信を復号できないようにする性質を前方秘匿性（PFS）といい、鍵交換にDH法やECDHEを使うことで実現します。

ハッシュ関数は、任意長のデータから固定長の値を作る一方向の関数です。同じ入力からは必ず同じ値が出て、値から元のデータは復元できず、わずかな違いでも値は大きく変わります。改ざん検出やパスワードの保管に使われ、SHA-256などが用いられます。安全性の目安は二つあり、ある値と同じハッシュ値になる別のデータを見つける原像探索は2ⁿ回程度、単に同じハッシュ値になる二つのデータの組を見つける衝突探索は誕生日のパラドックスにより2ⁿᐟ²回程度で済みます。だから256ビットのハッシュでも、衝突に対する強度は128ビット相当と見積もります。

デジタル署名は、公開鍵暗号を「逆向き」に使う技術です。送信者は文書のハッシュ値を自分の秘密鍵で変換したものを署名として添え、受信者は送信者の公開鍵でそれを戻し、自分で計算した文書のハッシュ値と一致するか確かめます。一致すれば、署名は送信者の秘密鍵を持つ者にしか作れないので本人が作ったこと（真正性と否認防止）と、途中で書き換えられていないこと（完全性）が同時に確かめられます。注意すべきは、デジタル署名は文書を暗号化しないので機密性は守らないこと、そしてハッシュ値に署名するのは処理を速くするためだという点です。

ここで残る問題が「その公開鍵は本当に相手のものか」です。これを第三者が保証する仕組みがPKI（公開鍵基盤）で、認証局（CA）が申請者の実在性を確認したうえで、公開鍵と持ち主の情報をまとめてCAの秘密鍵で署名したものがデジタル証明書です。利用者はCAの公開鍵で証明書の署名を検証し、そのCAの証明書もさらに上位のCAが署名し、と信頼の連鎖をたどって、あらかじめ端末に組み込まれたルート証明書まで到達できれば信頼します。失効した証明書の扱いも重要で、失効した証明書の一覧を配布するCRLと、1件ずつ問い合わせるOCSPがあります。CRLは配布間隔のぶんだけ情報が古くなり、OCSPは即時性が高い代わりに問合せ先の負荷と可用性が課題になります。

TLSの手順も押さえておきます。クライアントが使える暗号方式の一覧と乱数を送り、サーバが方式を一つ選んで自分の証明書と乱数を返します。クライアントは証明書の署名、有効期限、名前の一致、失効の有無を検証し、問題なければ鍵交換を行って両者が同じ共通鍵（セション鍵）を得ます。その後、これまでのやり取りが改ざんされていないことを確認してから、暗号化した通信に移ります。TLS 1.3では手順が簡素化され、往復回数が減り、安全性の低い方式が整理されました。証明書には、ドメインの管理権だけを確認するDV、組織の実在も確認するOV、より厳格な審査を行うEVの区分があり、どれでも暗号化の強度は同じで、違うのは「何を確認済みか」だけです。

暗号の運用で忘れてはいけないのが危殆化です。計算機の性能向上や解読法の進歩によって、かつて安全だった方式や鍵長がやがて安全でなくなります。だから、方式を差し替えられる設計にしておくこと（暗号アジリティ）と、CRYPTRECの電子政府推奨暗号リストのような公的な指針を定期的に確認することが求められます。将来的には量子計算機による解読に備えた耐量子計算機暗号への移行も課題になります。

用語

共通鍵暗号

暗号化と復号に同じ鍵を使う方式。対称鍵暗号ともいう。処理が速く大量データに向くが、相手ごとの鍵配送が課題。代表例はAES。

公開鍵暗号

対になる2つの鍵の片方で暗号化したものをもう片方でしか復号できない方式。鍵配送問題を解けるが処理は遅い。代表例はRSAと楕円曲線暗号。

鍵の本数

n人が互いに共通鍵暗号で通信するには n(n-1)/2 本の鍵が要る。公開鍵暗号なら各自1対で足り、鍵の総数は 2n 本になる。

ハイブリッド暗号方式

公開鍵暗号でセション鍵を安全に渡し、本文は共通鍵暗号でやり取りする組合せ。鍵配送の容易さと処理の速さを両立する。TLSもこの構成。

セション鍵

その通信の間だけ使う使い捨ての共通鍵。毎回変えることで、1つの鍵が漏れたときの影響を1回分の通信に限定できる。

前方秘匿性（PFS）

後からサーバの秘密鍵が漏れても、過去に記録された通信を復号できない性質。ECDHEなどの鍵交換方式で実現する。

ハッシュ関数

任意長のデータから固定長の値を作る一方向の関数。同じ入力からは同じ値が出るが、値から元データは復元できない。SHA-256など。

衝突と誕生日攻撃

同じハッシュ値になる異なるデータの組を衝突という。誕生日のパラドックスにより、nビットのハッシュでも衝突探索は約 2ⁿᐟ² 回で済む。

メッセージ認証符号（MAC）

共通鍵とメッセージからつくる検証用の値。改ざん検出はできるが、鍵を2者が共有しているため第三者に対する否認防止はできない。

デジタル署名

文書のハッシュ値を送信者の秘密鍵で変換した値。受信者は送信者の公開鍵で検証する。完全性・真正性・否認防止を確保するが、機密性は守らない。

認証局（CA）

申請者の実在性を確認し、公開鍵と持ち主の情報に自らの秘密鍵で署名して証明書を発行する第三者機関。

デジタル証明書

公開鍵とその持ち主の情報に認証局が署名した電子的な身分証。X.509の形式が広く使われる。

信頼の連鎖

サーバ証明書を中間CAが署名し、中間CAの証明書をルートCAが署名する連なり。端末に組み込まれたルート証明書まで到達できれば信頼する。

CRLとOCSP

証明書の失効を確認する方法。CRLは失効一覧を配布する方式で情報が配布間隔ぶん古くなる。OCSPは1件ずつ問い合わせる方式で即時性が高い。

TLS

通信路を暗号化し、サーバの正当性を証明書で確認する仕組み。ハイブリッド暗号方式で、TLS 1.3では手順が簡素化され往復回数が減った。

DV・OV・EV

サーバ証明書の審査区分。順にドメインの管理権のみ、組織の実在まで、より厳格な審査まで確認する。暗号化の強度自体に差はない。

暗号の危殆化

計算機性能の向上や解読法の進歩で、かつて安全だった方式や鍵長が安全でなくなること。方式を差し替えられる設計にしておくことが要る。

CRYPTREC

電子政府で利用する暗号技術を評価し、推奨暗号リストを公表している日本の取組み。採用する方式を選ぶときの公的な手掛かりになる。

例題

出典・根拠：IPA「応用情報技術者試験（レベル3）」シラバス Ver.7.2 大分類3：技術要素　中分類11：セキュリティ

4. 認証とアクセス制御

「誰か」を確かめる認証と、「何をしてよいか」を決める認可の違いから整理します。

認証（authentication）は相手が名乗ったとおりの本人かを確かめること、認可（authorization）はその主体に何をしてよいかを与えることです。この二つは別の工程で、認証に成功したからといって何でもできるわけではありません。試験でも実務でも、この区別を曖昧にしたまま議論すると話が噛み合わなくなります。

認証の手段は三つの要素に分けられます。知識による認証は本人だけが知っていること（パスワード、暗証番号、秘密の質問）、所持による認証は本人だけが持っている物（ICカード、スマートフォン、ハードウェアトークン）、生体による認証は本人固有の身体的・行動的特徴（指紋、虹彩、静脈、声紋、署名の筆跡）です。これらのうち異なる要素を二つ以上組み合わせるのが多要素認証です。ここで大事なのは、パスワードと秘密の質問のように同じ知識の要素を二つ重ねても、それは多段階認証ではあっても多要素認証にはならないという点です。要素が違うからこそ、片方が破られてももう片方が残ります。

生体認証には、本人を誤って拒否する割合（本人拒否率、FRR）と、他人を誤って受け入れる割合（他人受入率、FAR）という二つの誤り率があります。判定のしきい値を厳しくするとFARは下がりますがFRRは上がり、緩めるとその逆になります。両者が等しくなる点を等誤り率（EER）といい、装置の性能比較に使われます。どちらを優先するかは用途で決まり、機密区画の入退室ならFARを抑える方向、大勢が毎朝通る一般の入口ならFRRを抑える方向に寄せる、という判断になります。

パスワードだけに頼る認証の弱さから、フィッシングに強い方式が広がっています。FIDOは、端末の中に秘密鍵を保管し、サーバには公開鍵だけを登録して、サーバから送られた乱数に署名して返すことで認証する方式です。パスワードそのものがネットワークを流れず、サーバ側にも保管されないので、流出や中間者による横取りが原理的に起こりにくくなります。さらに、署名の対象に接続先のドメイン名が含まれるため、偽サイトでは正しい署名が作れず、フィッシングが成立しません。この方式を鍵の同期や端末間の共有まで含めて利用者向けに整理したものがパスキーです。ワンタイムパスワードも有効な手段ですが、偽サイトに入力させて即座に転送されると突破されうるので、フィッシング耐性という点ではFIDOに劣ります。

利用するシステムが増えるとログインの回数も増えます。一度の認証で複数のシステムを使えるようにする仕組みがシングルサインオン（SSO）です。実現方式には、認証情報をクッキーに持たせる方式、利用者に代わって各システムへログインするリバースプロキシ方式、認証結果を標準の書式でやり取りするSAML方式などがあります。SSOは利便性とパスワード管理の負担軽減に大きく効きますが、認証基盤が単一障害点になり、そこが破られると全システムへ波及するという裏返しがあります。だから認証基盤自体の多要素化と冗長化が前提になります。

SSOと混同されやすいのがOAuth 2.0とOpenID Connectです。OAuth 2.0は認可の枠組みで、「利用者のパスワードを渡さずに、あるサービスに他のサービスの特定の権限だけを一時的に貸す」ためのものです。写真共有サービスに印刷サービスから読取りだけを許す、といった使い方がこれにあたります。一方、OpenID Connect（OIDC）はOAuth 2.0の上に認証を載せた仕様で、「誰がログインしたか」を表すIDトークンを発行します。つまり、OAuthだけでは「この操作を許された」ことしか分からず、本人確認の用途にそのまま流用してはいけません。この違いは応用情報で頻繁に問われます。

認可の側、つまりアクセス制御にも型があります。任意アクセス制御（DAC）は資源の所有者が権限を決める方式で、柔軟ですが管理が属人的になります。強制アクセス制御（MAC）は組織が定めた規則で一律に制御する方式で、所有者でも規則を覆せません。役割ベースアクセス制御（RBAC）は、権限を人ではなく役割に付け、人には役割を割り当てる方式です。人事異動のたびに個人ごとの権限を触らずに済み、棚卸しもしやすいので、企業システムの標準的な選択になっています。さらに、利用者の属性や時刻・場所などの条件で判定する属性ベースアクセス制御（ABAC）もあります。

権限設計を貫く原則が最小権限です。業務に必要な最小限の権限だけを、必要な期間だけ与えます。管理者権限を常用しない、権限は申請と承認を経て一時的に付与する、期限が来たら自動的に外れるようにする、といった運用がこれを支えます。あわせて、申請する人と承認する人、実行する人と検証する人を分ける職務分離を入れると、1人の判断だけでは不正が完結しなくなります。そして、与えた権限は放っておくと積み上がるので、定期的なアクセス権の棚卸しで、異動や退職に伴う不要な権限を確実に落とすことが要ります。

用語

認証と認可

認証は相手が名乗ったとおりの本人かを確かめること。認可はその主体に何をしてよいかを与えること。別の工程であり、混同してはならない。

認証の3要素

知識（本人だけが知っていること）、所持（本人だけが持っている物）、生体（本人固有の特徴）。異なる要素の組合せが多要素認証。

多要素認証と多段階認証

多要素認証は異なる要素を組み合わせるもの。パスワードと秘密の質問のように同じ要素を重ねるのは多段階認証にすぎず、強度は大きくは上がらない。

本人拒否率（FRR）

生体認証で、本人を誤って拒否してしまう割合。しきい値を厳しくすると上がる。

他人受入率（FAR）

生体認証で、他人を誤って本人と認めてしまう割合。しきい値を緩めると上がる。FRRとはトレードオフの関係にある。

等誤り率（EER）

FRRとFARが等しくなる点の誤り率。装置どうしの性能比較に使われる指標。

チャレンジレスポンス方式

サーバが送った乱数（チャレンジ）に対し、利用者側が秘密情報を使って応答を計算して返す方式。パスワードそのものが流れないので盗聴と再送に強い。

ワンタイムパスワード

1回限り有効なパスワード。時刻同期方式やチャレンジレスポンス方式がある。再送攻撃には強いが、偽サイトに入力させて即転送される攻撃には弱い。

FIDO

端末内に秘密鍵を保管し、サーバには公開鍵だけを登録して署名で認証する方式。パスワードが流れず、署名対象に接続先のドメイン名が含まれるためフィッシングに強い。

パスキー

FIDOの仕組みを利用者向けに整理した呼び名。端末の生体認証や画面ロックで秘密鍵を使えるようにし、複数端末での利用にも対応する。

シングルサインオン（SSO）

一度の認証で複数のシステムを利用できる仕組み。利便性は高いが、認証基盤が単一障害点になるため多要素化と冗長化が前提になる。

SAML

認証結果や属性を標準の書式でやり取りする仕様。企業のSSOで、社内の認証基盤とクラウドサービスをつなぐ用途に広く使われる。

OAuth 2.0

認可の枠組み。利用者のパスワードを渡さずに、あるサービスへ他のサービスの限定的な権限を一時的に委譲する。それ自体は本人確認の仕組みではない。

OpenID Connect

OAuth 2.0の上に認証を載せた仕様。誰がログインしたかを示すIDトークンを発行する。認証が必要ならOAuthではなくこちらを使う。

任意アクセス制御（DAC）

資源の所有者が誰に何を許すかを決める方式。柔軟だが管理が属人的になり、権限の全体像がつかみにくい。

強制アクセス制御（MAC）

組織が定めた規則によって一律に制御する方式。所有者であっても規則を覆せない。高い機密性が要る環境で使う。

役割ベースアクセス制御（RBAC）

権限を役割に付与し、人には役割を割り当てる方式。異動時の付替えと棚卸しが容易で、企業システムの標準的な選択。

属性ベースアクセス制御（ABAC）

利用者や資源の属性、時刻、場所、端末の状態といった条件を組み合わせて許否を判定する方式。細かい制御ができる反面、規則が複雑になりやすい。

最小権限の原則

業務に必要な最小限の権限を、必要な期間だけ与えるという原則。管理者権限の常用を避け、期限付き付与と定期的な棚卸しで支える。

職務分離

申請と承認、実行と検証を別の人に割り当て、1人の判断だけでは不正が完結しないようにする統制。

例題

出典・根拠：IPA「応用情報技術者試験（レベル3）」シラバス Ver.7.2 大分類3：技術要素　中分類11：セキュリティ

5. セキュリティ実装技術と組織的対応・法令

機器と設計で守る技術面と、体制・手順・法律で守る組織面を、ひとつながりで押さえます。

ネットワークの防御は、境界を守る道具の役割分担から整理します。ファイアウォールは主にIPアドレスとポート番号を見て通信を通すか遮るかを決めます。パケットフィルタリング型は1つの通信単位ごとに判断し、ステートフルインスペクション型は接続の状態を覚えていて「こちらから出した通信への応答か」を判断できます。ただし、通過を許したポートの中身までは見ません。IDSは通信を監視して不審な挙動を検知し管理者に知らせる装置、IPSはさらにその通信を遮断まで行う装置です。WAFはHTTPの中身を解釈し、Webアプリケーションを狙う攻撃に特化して防ぎます。つまり、80番や443番を通す設計にしている以上、SQLインジェクションのような攻撃はファイアウォールでは止まらず、WAFの領分になります。この役割の違いが応用情報での定番の問いです。

配置の考え方も押さえます。外部に公開するサーバを内部ネットワークと外部の間の別区画に置くのがDMZ（非武装地帯）で、公開サーバが乗っ取られても内部へ直接届かないようにする設計です。さらに内部を業務や重要度で細かく区切るのがネットワークセグメンテーションで、侵入後の水平展開を遅らせます。近年は、社内は安全という前提そのものを捨てるゼロトラストの考え方が広がりました。すべてのアクセスを、利用者・端末・文脈の観点から毎回検証し、必要最小限の権限だけを与え、常に記録して監視する、という構えです。境界防御の代わりというより、境界が曖昧になったクラウドとリモートワークの時代に合わせた重ね方だと理解しておくとよいでしょう。

端末と監視の技術も広がっています。従来のアンチウイルスがファイルの特徴で既知のマルウェアを弾くのに対し、EDRは端末上のふるまいを記録し、侵入後の不審な動きを検知して調査と封じ込めを支援します。SIEMは各種機器のログを1か所に集めて相関分析し、単体では見えない攻撃の兆候を浮かび上がらせます。侵入を完全には防げないという前提に立つと、検知と対応にかける比重が上がる、というのがこの分野の流れです。

アプリケーション側の作り込みがセキュアプログラミングです。原則は三つに集約できます。第一に、外から来た値は必ず検証すること。長さ、型、範囲、書式を許可する形で確かめます。第二に、値を別の文法の世界へ渡すときは、その世界の作法で正しく扱うこと。SQLならプレースホルダ、HTMLなら出力時のエスケープ、シェルならシェルを介さないAPIです。第三に、失敗したときに安全側へ倒すこと。エラー画面に内部情報を出さない、既定値を「拒否」にする、例外時に権限が開いたままにしない、といった設計です。あわせて、秘密情報をソースコードに書き込まない、乱数は暗号用途に適したものを使う、といった基本も守ります。

脆弱性の管理には共通の物差しがあります。CVEは個別の脆弱性に付ける識別番号で、同じ問題を組織をまたいで指せるようにするものです。CWEは脆弱性の種類の分類で、「入力検証の不備」「境界外書込み」のような型を表します。CVSSは深刻度を数値で表す枠組みで、攻撃の難しさや影響の大きさから0.0から10.0までの値を算出します。値は基本評価基準（脆弱性そのものの性質）、現状評価基準（攻撃コードの出回り具合や対策の状況）、環境評価基準（自組織での重要度）に分かれ、対応の優先順位を決めるときは基本値だけでなく自組織の文脈を加味します。基本値の目安は、9.0以上が緊急、7.0以上9.0未満が重要、4.0以上7.0未満が警告、0.1以上4.0未満が注意です。数値が高いから必ず先に直す、ではなく、その資産がインターネットから触れるのか、既に攻撃が観測されているのか、を合わせて判断するのが実務です。

組織としての体制も問われます。ISMSは、方針を定め、リスクに基づいて管理策を選び、運用し、点検して改善する仕組み全体で、認証規格がJIS Q 27001、管理策の実施の手引がJIS Q 27002です。インシデントに備える専門チームがCSIRTで、検知の受付、影響範囲の判断、封じ込め、復旧、外部との連絡、再発防止までを担います。日常的にログを監視して検知に専念する組織はSOCと呼ばれ、CSIRTとは役割が異なります。インシデント対応の流れは、準備、検知と分析、封じ込め・根絶・復旧、事後活動という順序で整理されます。特に大事なのは準備の段階で、連絡体制と判断基準を平時に決めておかないと、いざというときに時間を失います。

事業継続の観点も欠かせません。BCPは、災害や大規模障害が起きても重要業務を継続または早期復旧するための計画で、目標復旧時間（RTO）と目標復旧時点（RPO）を業務ごとに定めます。RTOは「いつまでに復旧するか」、RPOは「どの時点のデータまで戻せればよいか」です。RPOを短くするほどバックアップの間隔を詰める必要があり費用が上がるので、業務の性質に応じて水準を決めます。ランサムウェアの被害も事業継続の課題として扱われるようになり、復旧手順を実際に試す訓練が重視されています。

最後に法令です。不正アクセス行為の禁止等に関する法律は、第3条で不正アクセス行為そのものを禁じ、第4条で不正アクセスに使う目的での他人の識別符号の取得を、第5条で識別符号を第三者に提供する助長行為を、第6条で不正に取得した識別符号の保管を、第7条でアクセス管理者になりすまして識別符号の入力を求める行為（いわゆるフィッシングの一形態）を禁じています。同法第8条は、アクセス管理者に対して識別符号の適正な管理とアクセス制御機能の有効性の検証を努力義務として課しています。個人情報の保護に関する法律では、第17条で利用目的をできる限り特定すること、第18条で本人の同意なく利用目的の達成に必要な範囲を超えて取り扱わないこと、第20条で偽りその他不正の手段による取得の禁止、第23条で安全管理措置、第24条で従業者の監督、第25条で委託先の監督、第26条で漏えい等が生じたときの個人情報保護委員会への報告と本人への通知、第27条で第三者提供の制限が定められています。サイバーセキュリティ基本法は第2条でサイバーセキュリティを定義し、第12条で政府にサイバーセキュリティ戦略の策定を義務付けています。マルウェアの作成や提供そのものは刑法第168条の2（不正指令電磁的記録作成等）で処罰されます。

/* 危ない書き方: 入力値を文字列連結でSQLに埋め込んでいる */sql ← "SELECT id, name FROM users WHERE login_id = '" + in + "'" /* 安全な書き方: 骨組みを固定し、値はプレースホルダ経由で渡す */SELECT id, name FROM users WHERE login_id = ? AND status = 1/* in に SQL の文法らしき文字列が入っていても、単なる文字列として比較されるだけで *//* 文の構造は変わらない。実際に sqlite3 で試すと該当行なしになる */

用語

ファイアウォール

主にIPアドレスとポート番号で通信の可否を判断する機器。ステートフルインスペクション型は接続の状態を覚えて応答パケットかどうかを判断できる。

IDSとIPS

IDSは不審な通信を検知して知らせる装置、IPSは検知に加えて遮断まで行う装置。誤検知があると正常な通信も止まる点がIPSの運用上の注意点。

WAF

HTTPの中身を解釈し、Webアプリケーションを狙う攻撃を防ぐ機器やサービス。ファイアウォールでは止められない層の攻撃に対応する。

DMZ

外部に公開するサーバを、内部ネットワークと外部の間の別区画に置く構成。公開サーバが侵害されても内部へ直接到達させない。

ゼロトラスト

社内だから安全という前提を置かず、すべてのアクセスを毎回検証し、最小権限を与え、常時監視する考え方。境界が曖昧な環境に合わせた設計指針。

EDR

端末上のふるまいを記録し、侵入後の不審な動きを検知して調査と封じ込めを支援する仕組み。既知の特徴に頼らない点が従来型と異なる。

SIEM

各種機器のログを1か所に集めて相関分析し、単体では見えない攻撃の兆候を検出する仕組み。

セキュアプログラミング

外部から来た値を必ず検証し、別の文法へ渡すときはその作法で正しく扱い、失敗時は安全側へ倒すという実装上の原則。

CVE

個別の脆弱性に付けられる共通の識別番号。組織をまたいで同じ問題を指せるようにする。

CWE

脆弱性の種類の分類。入力検証の不備、境界外書込みといった弱点の型を表し、再発防止の議論に使う。

CVSS

脆弱性の深刻度を0.0から10.0の数値で表す共通の枠組み。基本評価基準・現状評価基準・環境評価基準からなる。

ISMS認証

情報セキュリティマネジメントシステムが規格に適合していることを第三者が認証する制度。規格はJIS Q 27001、管理策の手引はJIS Q 27002。

CSIRT

インシデントの受付、影響範囲の判断、封じ込め、復旧、外部連絡、再発防止までを担う組織内の専門チーム。

SOC

ログや通信を常時監視して脅威を検知することに専念する組織。検知後の判断と対応の主体はCSIRTであり、役割が異なる。

インシデント対応の流れ

準備、検知と分析、封じ込め・根絶・復旧、事後活動という順序。連絡体制と判断基準を平時に決めておく準備の段階が最も効く。

RTOとRPO

RTOは目標復旧時間で、いつまでに復旧するかの目標。RPOは目標復旧時点で、どの時点のデータまで戻せればよいかの目標。

不正アクセス禁止法

第3条で不正アクセス行為を禁止し、第4条で不正取得、第5条で助長行為、第6条で不正保管、第7条でなりすましによる識別符号の入力要求を禁じている。

個人情報保護法の安全管理措置

同法第23条が、取り扱う個人データの漏えい・滅失・毀損の防止その他の安全管理のために必要かつ適切な措置を講じることを義務付けている。

漏えい等の報告

個人情報保護法第26条により、一定の事態が生じたときは個人情報保護委員会への報告と本人への通知が義務付けられている。

サイバーセキュリティ基本法

第2条でサイバーセキュリティを定義し、第12条で政府にサイバーセキュリティ戦略の策定を義務付ける法律。基本理念と各主体の責務を定める。

不正指令電磁的記録に関する罪

刑法第168条の2。正当な理由なく、人の電子計算機で実行させる目的でマルウェアを作成・提供する行為などを処罰する規定。

例題

出典・根拠：IPA「応用情報技術者試験（レベル3）」シラバス Ver.7.2 大分類3：技術要素　中分類11：セキュリティ／不正アクセス行為の禁止等に関する法律 第3条・第4条・第5条・第6条・第7条・第8条／個人情報の保護に関する法律 第17条・第18条・第20条・第23条・第24条・第25条・第26条・第27条／サイバーセキュリティ基本法 第2条・第12条／刑法 第168条の2

演習：この章の問題を解く

ランダム出題の演習ツールです（JavaScript が有効な場合に動きます）。上の「確認問題」はそのままでもすべて読めます。